你們知道長度單位「米」是怎麼測定的?與光速有何關係?

2020-12-05 大李聊八卦

先說答案,現在的長度單位「米」不是測定的,而是人為定義的一個常數,它與光速有關——光在真空中傳播1/299792458秒的距離。

在19世紀80年代,人們用鉑銥合金製作了定義「1米」長度的米原器。但正如題主在問題描述中所說的,如果用米原器的長度來定義「1米」,不但會存在測量誤差,而且米原器本身的長度也會隨著時間而發生輕微的變化。到了20世紀60年代,人們用氪-86原子的能級躍遷來定義米的長度。雖然這種定義方法的精度提高了,但氪-86不容易獲得。

而在20世紀初,愛因斯坦創立了狹義相對論之後,人們才認識到了光速的特殊性質——它的大小與參照系的選擇無關。舉個例子,一輛運動的汽車發出一道光,那麼,無論是在車上的觀測者,還是在地面上相對於光做任何運動的觀察者,這道光相對於他們的速度都是相等大小的光速。

隨著測量方法的不斷改進,測量光速的精度不斷提高。到了20世紀70年代,人們測出的真空光速約為299792458 米/秒,其不確定性已經變得非常低。由於光速的不變性,並且人們也測得了足夠精確的光速,所以反過來用光速來定義米,這樣就能省去很多問題。根據一系列的光速測量結果,人們把真空光速定義為準確的299792458 米/秒,然後再把光在真空中走了1/299792458秒的距離定義為「1米」。

之所以把光速定義成299792458 米/秒,這是因為根據原先基於米原器或者氪-86定義的長度單位「米」,測出的光速大約為299792458 米/秒(後面還有小數點),所以把這個數值抹去小數點之後,新的定義不會使原來的1米長度發生明顯的變化,這也就不會影響到原先與長度有關的物理量。

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  • 真空中光速的精密測量——長度單位米定義的基礎
    在他的實驗中,將微波輸入到圓柱形的諧振腔中,當微波波長和諧振腔的幾何尺寸匹配時,諧振腔的圓周長πD(D為諧振腔直徑)和波長λ之間有如下的關係:πD=2.404825 λ,因此可以通過諧振腔直徑的測定來確定波長,而直徑D 則用幹涉法測量;頻率用逐級差頻法測定。測量精度達10-7。在埃森的實驗中,所用微波的波長為10 cm,所得光速的結果為299792.5±1 km/s 。
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    大家都知道光是宇宙中傳播速度最快的。光的速度是多少呢?相信大家都能一口說出來,每秒鐘30萬公裡啊!是的,光速是每秒鐘30萬公裡,但這只是為了方便簡化的一個大約數值。實際上光速的準確數值是299792458米/秒。
  • 3.長度的單位—衡量萬物的標尺
    要進行準確測量,就需要統一的度量單位,長度的基本單位是米,來自於英文meter,用符號m表示。那麼,一米是多長呢?日光燈管大約有一米長,如果覺得難以理解,那麼可以邁開步伐走兩步,青少年一步約為半米,兩步的長度大概是1米,當然,最準確的理解方法就是使用捲尺或者是直尺對生活中的常見物品展開測量,這樣就能對1米長度有一個基礎的概念了。
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    國際單位制的長度單位"米"(meter,metre)起源於法國。1790年5月由法國科學家組成的特別委員會,建議以通過巴黎的地球子午線全長的四千萬分之一作為長度單位──米,1791年獲法國國會批准。由於檔案米的變形情況嚴重,於是,1872年放棄了"檔案米"的米定義,而以鉑依合金(90%的鉑和10%的銥)製造的米原器作為長度的單位。米原器是根據"檔案米"的長度製造的,當時共制出了31隻,截面近似呈X形,把檔案米的長度以兩條寬度為6~8微米的刻線刻在尺子的凹槽(中性面)上。
  • 「米」是怎麼變成長度單位的?百分之九十九的人不知道
    作為標準長度單位,「米」一直兢兢業業的為數學服務。可是「米「一直以來是被當作人民大眾的食物來定義的,什麼時候用「米」來做長度單位的呢?溫叔經過查證,為大家詳細道來,百分之九十九的人所不知道的來歷。在現代社會的解釋中,「米」作為長度單位源自舶來品,即英語「meter」的音譯而來。當初世界各國林立,並沒有像現代這樣的全球化,各個國家地區的長度單位雜亂無章,同一地區的,可能時期不同,單位都會不一樣。因此,世界上迫切的需要一個統一的單位來作為標準,就像秦始皇統一六國後,第一件事就是統一度量衡,標準的出現能大大方便彼此的交流。
  • 光速是如何測定的?有什麼科學依據?
    光速是指光波或電磁波在真空或介質中的傳播速度。真空中的光速是目前所發現的自然界物體運動的最大速度。眾所周知在真空中光的傳播是的30萬千米/秒。那麼這麼快的速度是怎麼測量出來的呢?光速的測定,經歷了多個階段,光速的測定值也越來越精確,以下做分別說明。伽利略舉燈間隔法
  • 光速和度量衡單位,誰定義誰?答案藏在度量單位的發展史中
    本文參加百家號科學#了不起的天文航天# 系列徵文在測定出光速之前,英裡和米的定義就已經存在了,因為這個原因,這些數字沒法精準確切。最開始,一英裡粗略表示為羅馬軍隊進軍一千步的距離。(「milia」在拉丁語中表示「千」)英國人在中世紀後期發展了一套度量標準體系,確定了幾種度量單位例如大麥長度,英寸,手長,腳長,英尋,杆長,費隆,英裡等之間的換算關係。所有的度量單位都被定在單獨的一個標準碼內,一根按照此標準製作的長棍被存放在倫敦塔內。幾個世紀過去了,此標準碼的複製版被製作並分配至當地,稱為當地的的度量標準。
  • 光速為299792458米/秒,假如將其拼湊到300000000米/秒有意義嗎?
    一、距離的標準單位「米」是怎麼制定的?在這個話題中有一個非常關鍵的問題需要確認,在我們觀念中猶如日月星辰一樣存在的米,其實是一個由人類自己制定的遊戲規則!那麼多長是一米呢?二、將光速拼湊到30萬千米有意思嗎?假如我們將一米的長度重新定義為現代的米長度×299792458/300000000,那麼光速就會被完美的定義為30萬千米每秒!但光速並沒有改變,這只是我們自欺欺人的一個小把戲而已!
  • 光速為299792458米/秒,假如將其拼湊到300000000米/秒有意義嗎?
    光速每秒三十萬公裡嗎?其實這只是一個近似值而已,我們在計算距離的時候用三十萬公裡其實也沒差多少,但在科學計算的時候卻是1C和1.0007C的區別,前者是光的速度,但後者卻不是一個現實意義中存在的速度!一、距離的標準單位「米」是怎麼制定的?
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    在這裡繼續介紹一下日常生活中最常見的時間單位「秒」和長度單位「米」在物理中是如何定義的。首先介紹一下無處不在的時間。時間單位「秒」的定義時間一直是很神秘的,關於時間本身是什麼,早已不是單單的物理問題了,更多的成為了一種哲學上的探討。在這裡,我們不深入討論這個話題,只是簡單的介紹一下時間的單位——秒——是如何定義的。
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    在日常生活中,計算長度的單位一般使用 ;米;. 但是關於 ;米;的使用,則是近二百年的事情. 18世紀, 隨著科學技術的不斷發展, 人們對地球的知識了解得更加透徹, 為了方便, 科學家們假象出了經線和緯線.到了1791年, 法國科學家認為, 要測量地球的經線, 首先要有一個明確的度量單位, 於是他們規定地球經線的四千萬分之一為1米.在法國科學界的大力推動下, ;米; 作為一種長度度量單位而得到世界各國的承認.
  • 每秒299792458米 為何光速是這個取值?
    北京時間7月27日消息,據國外媒體報導,我們都知道光速是每秒299792458米,但光速為何偏偏是這個值、而不是其它數字呢?我們為何又對這種電磁波的速度如此關注?為何光速會成為物理學的重要基石?這都是因為,光速其實頗為古怪。
  • 米、千克、秒……這些基本單位是怎麼來的?
    在國際單位制中,有7個嚴格定義的基本單位:長度(米)、質量(千克)、時間(秒)、電流(安培)、熱力學溫度(開爾文)、物質的量(摩爾)和發光強度(坎德拉)。那麼這些基本單位是怎麼定義的呢?我們一起來看看。1.
  • 光速和「米」的糾葛,光年又是什麼,人步行一光年要走多久?
    光年是星際空間最常用的距離尺度單位,但許多人一直鬧不明白光年到底是個啥玩意,甚至有人提出一個人步行一光年要走多久。下面我們就再來通俗地來討論一下這個問題。光年與光速的關係。首先我們要知道光年的概念是什麼。光年就是光走一年的尺度,因此光年不是時間概念,而是距離單位,是根據光速得出的一個距離單位。光速是什麼呢?就是光在真空中的速度。現代科學已經證明,光是我們世界最快的物質傳輸速度,而且在任意慣性參考系裡,光速都是不變的,且不受觀測者運動狀態影響。
  • 要有光:人類是怎麼測量光速的?
    燈籠實驗的示意圖(hamamatsu)  稍微一想便知道,這個實驗的誤差太大,絕對不可能成功。伽利略也承認,自己的實驗沒辦法給出確切的光速,他只知道,光的速度一定非常快。他沒有猜錯:如今我們已經可以計算出,光行走兩英裡所需要的時間大約是11微妙,這是不可能被人所察覺的。雖然這個燈籠實驗質樸得有點好笑,但是這個嘗試卻為光速的測定開了先河。
  • 二年級數學「長度單位—釐米與米」,常見易錯題型及鞏固練習技巧
    尺子有很多種:捲尺,直尺,水平尺……等等。而小學生用的常用尺子是直尺,應每個孩子備一把,方便直觀的進行學習和練習。釐米是測量長度的工具,尺子上的「釐米」就是一個統一的長度單位。釐米是較小的長度單位,量比較短的物體,可以用「釐米」作單位。
  • 米,尺,英尺──長度單位的由來
    孩子媽媽:「正好1米。」一個四歲的孩子的身高大約就是1米。米是一個常用的長度單位,你知道米的由來嗎?1688年,人們意識到需要一個十進位的標準的長度單位系統。隨著米這個長度單位的出現,人們解決了這個問題。現在,全世界統一使用的長度單位米(meter)源於法國。
  • 漫談真空中光速的精密測量
    在他的實驗中,將微波輸入到圓柱形的諧振腔中,當微波波長和諧振腔的幾何尺寸匹配時,諧振腔的圓周長πD(D為諧振腔直徑)和波長λ之間有如下的關係:πD=2.404825 λ,因此可以通過諧振腔直徑的測定來確定波長,而直徑D 則用幹涉法測量;頻率用逐級差頻法測定。測量精度達10-7。在埃森的實驗中,所用微波的波長為10 cm,所得光速的結果為299792.5±1 km/s 。
  • 為什麼光速是30萬千米/秒,如何定義光速?
    而為了便於規範和計算,自古以來人們總會制定一些單位便於記錄,用來標記和描述宇宙中自有的這些事物。什麼是米,什麼是秒,只有確定了這個問題,才得出來光速是多少。國際上統一的長度單位「米」於1790年由法國科學家提出,以通過巴黎的地球子午線全長的四千萬分之一作為長度單位,取古希臘文「metron」為單位,中文譯作「米」。隨後1792~1799年,天文學家製作了米原器,以其長度作為1米。